變頻器在煤礦提升系統(tǒng)中的應用研究

摘要：在煤礦提升系統(tǒng)中，變頻器作為特殊的低頻電源，在保持輸出頻率不變的情況下，依據外部控制信號的要求和實際的運行速度，控制輸出電壓的大小，實現了礦井提升機高壓電機減速段的平穩(wěn)制動和穩(wěn)定爬行。本文對變頻器在我礦提升系統(tǒng)中的應用進行闡述。
關鍵詞:變頻器  提升系統(tǒng)  
        0 引言 中國論文范文
        礦井提升電機優(yōu)越的制動性能可以使提升機獲得平穩(wěn)、安全、可靠的制動運行狀態(tài)，避免嚴重的機械磨損，防止較大的機械沖擊，減少機械部分維修的工作量，延長提升機械的使用壽命。隨著礦井提升系統(tǒng)自動化，改善提升系統(tǒng)的性能，以及提高提升設備的提升能力等的要求，對礦井交流高壓電機制動的要求也越來越高。傳統(tǒng)的礦井提升機的制動，幾乎都采用動力制動或低頻發(fā)電機制動的方式，動力制動方式只能解決制動問題，不能較好地解決爬行問題，低頻發(fā)電機雖然可以較好地解決上述問題，其整個控制系統(tǒng)比較復雜，使用的設備也比較多，給系統(tǒng)的維護和檢修帶來一定的不便。普通的變頻器雖然可以輸出較低的頻率，但其系統(tǒng)的建模和設計都是針對低壓電機的，所以其輸出頻率和輸出電壓間始終存在一定的比例關系，因此將其直接使用在礦井提升電機的低頻制動和爬行中，也將造成在剛開始低頻投入時，變頻器的輸出電壓太高，制動力矩太大，這時電機的發(fā)電狀態(tài)所反饋回變頻器的能量較大，假如變頻器的制動電阻選擇得不太恰當，也將造成變頻器過壓的危險，長時間使用，將導致變頻器的直流橋電容燒毀，同時在較低的頻率爬行時，為了兼顧制動，將導致爬行時電機的力矩較小。
        為此，我礦依據礦井提升的實際使用要求，利用ABB公司的變頻器技術，模擬低頻發(fā)電機系統(tǒng)的運行方式，采用特殊的軟件編程，達到了在整個制動和爬行階段，變頻器的輸出頻率都保持不變，依據預先設置的制動曲線和實際的運行速度，直接控制變頻器的輸出電壓，達到了理想的制動效果。采用該特殊軟件的低頻系統(tǒng)，也能在低頻爬行時輸出較高的電壓，并且還兼顧腳踏、驗繩等功能，完全滿足了礦井提升機的要求。
        1 系統(tǒng)的控制方式
        1.1 閉環(huán)控制 閉環(huán)控制應用在低頻制動階段，此時變頻器的模擬輸入信號為高壓電機的模擬速度信號，正（或反）轉信號閉合，低頻電壓輸出信號閉合，其他信號斷開。變頻器將依據低頻電壓輸出信號閉合瞬間，模擬電壓輸入信號的值折算為高壓電機高壓斷開時的瞬間速度，以及預先設置的減速曲線斜率和制動時間，生成高壓電機低頻制動時的速度曲線，在保持頻率不變的情況下，依據實際的速度反饋和生產的速度曲線，控制變頻器的輸出電壓，達到良好的制動效果。
        1.2 開環(huán)控制 開環(huán)控制方式分為低頻爬行、腳踏制動和腳踏驗繩方式。低頻爬行方式：低頻爬行是在低頻制動完成，達到爬行點速度后，低頻爬行信號輸入，低頻制動完成，變頻器依據預先設定的低頻電壓輸出。腳踏制動方式和腳踏驗繩方式：在該兩種方式下，變頻器的輸出電壓都跟踏板帶動的自整腳機輸出的信號成比例，由司機確定變頻器需要輸出的低頻電壓。
        2 低頻運行系統(tǒng)控制
        我礦主井提升系統(tǒng)所采用的ACS6000系列產品，依據提升機低頻制動的特殊要求內置了特殊的應用宏。該特殊應用軟件的低頻輸出頻率可以在變頻器的面板上直接設置，輸出電壓依據提升機的運行和外部信號輸入，自動調節(jié)變頻器的輸出電壓。實際運行時，當提升機高壓投入，依據提升機的運行方向輸入正、反轉運行信號，此時變頻器依據面板設置的頻率，輸出所需的低頻頻率，低頻電壓輸出處于“等待”狀態(tài)，同時變頻器依據模擬電壓的輸入值，實時記錄和監(jiān)視高壓電機的速度，當高壓斷開瞬間，低頻輸出信號輸入，變頻器將依據此瞬間記錄的高壓電機速度，生成高壓電機低頻制動到爬行速度的速度曲線，變頻器輸出端交流接觸器將再延時約0.5s后閉合，變頻器輸出的低頻電壓開始接入高壓電機。由于剛開始時變頻器生成的制動曲線和電機的實際速度相差較小，變頻器輸出的電壓也較低，制動反饋的能量也較小。同時外部的速度檢測器也將依據提升機的實際速度，逐級切除高壓電機轉子上的電阻，確保具有足夠的制動力矩。制動階段，變頻器將實時檢測和監(jiān)視高壓電機的速度，依據所生成的制動曲線和實際速度之間的偏差，模擬低頻發(fā)電機制動系統(tǒng)的運行狀態(tài)，調節(jié)變頻器輸出的低頻電壓。當高壓電機的制動速度達到爬行速度時，爬行信號輸入，變頻器將依據預先設置的爬行電壓，直接輸出爬行所需低頻電壓。腳踏制動和腳踏驗繩方式時，變頻器的低頻頻率也始終保持變頻，低頻輸出電壓將依據模擬電壓輸入值的大小成比例輸出，達到所需的制動和爬行力矩。 轉貼于中國論文范文
        3 應用效果
        提升機變頻操控系統(tǒng)的技術優(yōu)勢主要體現在：①實現了電動機的軟啟動；②實現了無級平滑調速，可在靜態(tài)或動態(tài)任意調整電動機轉速；③運行平穩(wěn)，無轉差沖擊；④響應迅速，便于實現集中控制和系統(tǒng)集成；⑤集信號處理、運行控制、 電子 制動、機械制動、安全保護為一體，提高了設備的整體功能；⑥操作直觀簡便；⑦節(jié)能率高。 中國論文范文
        我礦所采用的ABB公司的變頻器在主井（ACS6000系列產品）及副井（DCS600系列產品）提升機中得到了較佳的使用效果。在提升機下行制動時，高壓切除，低頻電源未投入前，提升機由重物牽引自由滑行，此時提升機有少許飛速，當低頻電壓投入后，制動轉矩迅速加大，使下行和上行一樣，均能在低頻電源投入后，提升機的制動能完全按照預先設置的曲線運行，達到良好的制動效果。采用該低頻制動方式后，與以前的動力制動和低頻發(fā)電機制動相比，具有如下優(yōu)點：提升效率提高，由于制動所需時間大為縮小，所以可以提高系統(tǒng)的運行效率；系統(tǒng)運行安全可靠，轉爬行速度平穩(wěn)；由于該變頻器的硬件為通用的變頻器硬件，同時低頻制動投入時，變頻器的輸出電壓從最低開始，依據預先生成的曲線和實際運行速度，緩慢提高，使低頻投入瞬間對變頻器和機械的沖擊都大為縮小，因此提高了系統(tǒng)運行的可靠性。
        4 結束語
        因為采用變頻器的提升系統(tǒng)制動曲線非常平滑，轉爬行無任何沖擊，該變頻器置的特殊軟件是依據提升機的實際運行工礦特殊設計，因此對于不同的提升機系統(tǒng)，只需依據前述方式接線后，設置所需的參數即可，維修調試非常方便，推廣容易，同時減少了以后系統(tǒng)改造的成本，對煤礦 企業(yè) 的的 發(fā)展 有著很大的推動作用，并更好的保證了煤礦的安全生產。
參考 文獻 ：
劉文杰，白曉東，薛忠和.交－交變頻器在礦井提升機的應用及分析.礦山機械.2001.
馮垛生.變頻器的應用與維護.廣州:華南理工大學出版社.2002.
陳湘楚.礦山運輸與提升設備.北京:煤炭 工業(yè) 出版社.2004.轉貼于中國論文范文